199621. lajstromszámú szabadalom • Teljesítény kapcsoló áramkör elrendezés
HU 199621 A Az elektrotechnikában valamilyen teljesítmény kapcsolása igen gyakori feladat, és e célra különféle áramköri elrendezések ismeretesek. Jelen találmány a megoldások azon körébe tartozik, ahol maga a kapcsoló elem félvezető, és vezérlő bemenetének a teljesítmény feszültségforrásról való galvanikus leválasztására impulzus transzformátor van alkalmazva. Igény továbbá, hogy a terhelési viszonyoktól függetlenül a kapcsoló elem pergésmentes, ideális kétállapotú elemként viselkedjen a transzformátor nem 100%-os kitöltési tényezőjű jelének ellenére is. Kapcsoló elemként teljesítmény tranzisztort alkalmazva a kapcsoló elem vezérlő bemenetéhez a transzformátor — egyenirányítás után — általában egy integráló RC tag közbeiktatásával van illesztve, amely RC tag biztosítja az egymást követő vezérlő impulzusok közötti szünetidők alatti energiatárolást. Kapcsoló elemként tirisztort, triakot alkalmazva, az alkatrész kritikus tartóárama feletti tartományra specifikálva a működést, annak öntartó jellege biztosítja a vezérlési energia tárolását. E tartományon kívül azonban az említett követelmények kielégítése bonyolultabb. A hagyományos RC integrálás a tirisztorok vezérlésénél igen nagy értékű, kondenzátorokat igényel, továbbá a vezérlési teljesítmény is ugrásszerűen növekszik. Az ismert megoldások közül ezért pl. a HU 171.299 lajstromszámú „Kapcsolási elrendezés tirisztoros kapcsoló-tároló egységek kapcsolómezővé szervezésére” és a HU 171.974 lajstromszámú „Nagyzavarvédettségű fénypontkapcsoló áramköri elrendezés..." című szabadalmi leírásban ismertetett megoldásoknál'nem alkalmaznak sem külső, sem belső energiatárolót, ezáltal megengedik a találmányunk által kiküszöbölni kívánt pergési jelenségeket. A HU 174.700 lajstromszámú „Kapcsolási elrendezés áramkapcsoló készülék (ek) vezérlésére..." c. szabadalmi leírás szerinti megoldás már alkalmaz tárolót, ez a tároló azonban egy külső, egybites logikai memória, így a vezérlési teljesítmény folyamatos átvitele szempontjából nincs funkciója. Az US 4.118.053 lajstromszámú „Swit ching circuit With pulse transformer in DC/ /DC control mode" c. szabadalmi leírás már ténylegesen pergésmentes megoldást ad, viszont az alkalmazott energiatárolási módszer miatt a vezérlő köri alkatrészek átlagos száma 18, míg a vezérlési teljesítmény kb. 2,5-szerese az optimálisnak. Az ismert megoldások hiányossága tehát vagy a pergés vagy a külső energiatároló (pl. RC) igénye miatti viszonylag nagy alkatrész szám és vezérlési teljesítmény. A találmány az említett hiányosságok csökkentésére kíván egy új megoldást adni. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a kapacitiv vagy más, külső eszközben történő energiatárolás a félvezető kap* 1 2 csoló elemekben meglévő töltéstárolási tulaj* donságok kihasználásával elhagyható. Ismeretes ugyanis, hogy ha a félvezető kapcsoló elemre egy bekapcsolási impulzust adunk, az elem bizonyos ideig az impulzus megszűnése után is bekapcsolt állapotban marad. Bár ez az idő elég rövid (10~1 —*-10* ps időtartomány), megoldható egy ilyen periódusidejű meghajtó impulzus generátor megépítése, beleértve az illesztő elemeket (transzformátor, dióda) is. A találmány tehát teljesítmény kapcsoló áramköri elrendezés, amelyben egy terhelés sorosan van egy kapcsoló elemen keresztül egy teljesítmény feszültségforrásra kapcsolva, és a kapcsoló elem bemenete egy diódán és egy transzformátoron keresztül egy ÉS kapú bemenetével van összekötve, mely' ÉS kapú egyik bemenete egy generátor kimenetével, míg másik bemenete az elrendezés bemenetét képező engedélyező bemenettel van összekapcsolva. A találmányt az jellemzi, hogy a kapcsoló elem egy, az alkalmazott transzformátor és dióda határfrekvenciája által meghatározott periódusidőnél nagyobb feléledési idővel bíró kapcsolóelem, és e kapcsoló elemet vezérlő generátor időzítő bemenetéhez egy, a kapcsoló elem feléledési idejénél rövidebb impulzus szünetidöre beállított időzítő tag van csatlakoztatva. A találmány szerinti áramkör elrendezés egy előnyös kiviteli alakjában a teljesítmény feszültségforrás váltakozóáramú, és a terheléssel sorbakapcsolt kapcsoló elem egy antiparalell tirisztor pár, amely tirisztor pár vezérlő bemenetei külön-külön vannak egy-egy diódán és transzformátoron keresztül egy-egy ÉS kapu kimenetével összekapcsolva, míg ezen ES kapuk egyik bemenete közösítetten az engedélyező bemenettel, második bemenete szintén közösítetten a generátor kimenetével van összekötve. Az egyik ÉS kapu harmadik bemenete pedig egy, egyik kimenetén legalább a pozitív félhúTTám, másik kimenetén legalább a negatív félhullám alatt, illetve azt meghaladóan engedélyező jelet kibocsátó fázis komparátor másik kimenetével van összekapcsolva. A találmány szerinti áramköri elrendezés egy további előnyös kiviteli alakjában az ÉS kapuk második bemenetei elkülönítetten egyegy tároló kimeneteivel vannak összekapcsolva, amely tárolók adatbemenete közösítetten van az engedélyező bemenettel összekötve. Az egyik tároló mintavételi bemenete a fázis komporátornak egy további, a negatív félhullámon belül engedélyező jelet kibocsátó harmadik kimenetével, a másik tároló mintavételi bemenete pedig a fázis komparátornak a pozitív félhullámon belül engedélyező jelet kibocsátó negyedik kimenetével van öszszekötve. A találmányt a továbbiakban az 1., 2., és 3. ábrák alapján ismertetjük. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
